抗浮锚杆设计的大致步骤

1、.1.1抗浮锚杆轴向拉力设计值的确定 可根据如下公式进行计算：可根据如下公式进行计算(1).V, = (H ； -G i(l xjj式中：二；为抗浮锚杆设计拉力；H为设计抗浮水位;G为设计结构自重；为水容重；L. B为抗浮锚杆横纵间距.2, k 2抗浮锚杆锚筋截面而积的确定式中：为锚杆杆体抗拉安全系数，锚筋为钢筋时取1 .已锚筋为钢绞绕时取厶二为钢箭、钢绞2.2抗浮锚杆的锚固长度设计对于永久性锚杆，根据土层锚杆设计与施工规范及岩土锚杆（索）技术规程（以下将两本规范简称“锚杆规程”），锚固段不应设置在下列地层中：有机质土、淤泥质土；液限WL50 %的土； 相对密度Dr(K-X:) (O S -

2、D f)4上（K再川彷次加.凡 p）(5)式中：K锚杆锚固体的抗拔安全系数取2.0；Nt锚杆轴向拉力设计值（kN）； La锚杆锚固长度（m）;kPa） ； fms锚固段注浆体与筋体间的粘结强mm）；fmg锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值（ 度标准值（kPa）； D锚杆锚固段的有效钻孔直径（ d钢筋或钢绞线的直径（mm）;0.6 0.85;E采用2根或2根以上钢筋或钢绞线时，界面的粘结强度降低系数，取公式（ 3）（5）及相关参数说明及取值参考“锚杆规程” ，另外由于抗浮锚杆属于永久性基础 锚杆，因此设计还需要满足建筑地基基础设计规范相关规定，公式（4）即参考该规范相关设计要求。2.3 抗浮锚

3、杆设计中的几个问题锚杆安全系数分（锚杆杆体抗拉安全系数）与K （锚杆锚固体的抗拔安全系数），在建筑地基基础设计规范 里面对于抗浮锚杆的杆体材料设计没有做出明确的要求， 且设计中采 用的“锚杆规范”规定亦不统一，考虑到锚杆杆体材料离散性小，岩土层参数离散性大，故 按照不同的安全系数控制抗浮锚杆的设计，是经济合理可行的。2.3.2 对于抗浮锚杆的基本试验与验收试验， 建筑地基基础设计规范国家规范及广东省规 范以及广东省标准建筑地基基础检测规范 （将以上三本规范统称为“地基规范” ）均没有 作区别性说明， 基本试验 （即破坏性试验）与验收试验目的是不同的， 对于抗浮锚杆的基本 试验， 主要是用来校核

4、岩土层参数、 施工工艺等重要参数，是为了指导设计，其最大试验荷 载取值应不小于设计锚固力的 2.0 倍，作为基本试验的锚杆杆体材料极限承载力不宜小于设 计锚固力的 2.5 倍（主要目的是保证基本试验过程中杆体不破坏） ；对于抗浮锚杆的验收试 验，主要目的是为了检验施工质量是否达到设计要求，因此验收试验最大荷载可参考按照 “锚杆规范”相关规定进行，最大试验荷载取抗浮锚杆轴向设计拉力值的1.5倍，而按照“地基规范”规定的最大试验荷载不小于轴向设计拉力值的2.0 倍，显然后者的规定不是很经济合理。故对于抗浮锚杆设计， 宜按照基本试验及验收试验进行区别说明， 选取不同的最大试验荷载 控制值。2.3.2

5、 对于锚杆验收试验的数量，各个规范要求不一， “锚杆规范”要求验收试验的锚杆数量 不得少于锚杆总数的 5%，且不得少于 3 根，建筑地基基础设计规范国家规范要求试验 的锚杆数量不得少于锚杆总数的 3%，且不得少于 6 根，建筑地基基础设计规范广东省 标准要求试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的 5%，且不得少于 6 根。对于抗浮锚杆的验收 试验数量可结合具体工程规模、重要性、地区经验及地区规范要求等进行选取。2.3.4 对于抗浮锚杆试验的破坏标准， “锚杆规范”做了以下规定： （ 1）后一级荷载产生的锚 头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的2 倍；（ 2）锚头位移不收敛； （ 3）锚头总位

6、移超过设计允许位移值。 满足以上条件之一即视为锚杆破坏， 且没有区分土层与岩层锚杆。 而“地基规范”单独对岩石锚杆的破坏进行了规定： （1）对于锚杆拔升量持续增长，且在 1 小时时间范围内未出现稳定的迹象； （ 2）新增加的上拔力无法施加， 或者施加后无法使上拔 力保持稳定； （3）锚杆的钢筋已被拔断，或者锚杆锚筋被拔出。满足以上条件之一即视为锚杆破坏。 在实际进行锚杆试验及验收试验过程中， 以上控制标准有些显得过于严格， 并且缺 乏对实际工程抗浮的允许结构位移控制要求说明。 本文将结合实际锚杆基本试验数据进行分 析说明。3 抗浮锚杆工程实例介绍3.1 实例一：深圳某金融中心抗浮锚杆工程该工程

7、地下室层数 4层，勘察报告所要求设计抗浮水位为17.4m至18.6m，结合结构自重，地下室永久抗浮锚杆单根设计抗拔力为 400kN ，结合各个区域不同设计抗浮水位及相应结构 自重，抗浮锚杆布置间距为 2.0m*2.0m 至 2.7m*2.7m 。表X锚杆长度圧地层夢数表（实例一）锚杆长度（m）试验 数量讲入地层深度情况设计抗拔力 （kN）备洼D61D为全凤化；6.W-W._0为强凤化；W.704：.DX）中凤化；12J0-12.S为微凤化400岩土层粘结强度标准值取值如下：花库 岩全凤化层花崗岩强凤化层 UCkPa；花岗岩中风化层TOQkPai花梓 岩微风化层】1060kP如土层钻孔孔径7 小

8、于liOmm,岩层*占孔孔径不小弓 ISOmm （卷数根据相关勘察报告取值）120-6.50 全凤化：6.504 0.44为强凤化；1044-1125 中凤化；112M2A5为微凤化40013.040-720力全凤化；7.204L60为過凤化；11604250 中风化；12J0-13.40凤化400表2：锚杆抗拔力试验结果表（实例一）编号试】锚杆12 Sm试:锚杆l：.Sm试孑锚杆12.05m试4锚杆12 伽试:锚杆13.04m试6锚杆13 04i荷载（kN）总位移量（mm）总位移量（mm）总位移量（nim）总位移重（mm）总位移量（mm）总位移量（nun40JDO0.1S0.110.00.1

9、00.090.12100.000,350.260.1：1J21.1Q200.000.和0.660.410.54心5.14300.001311 IS11 16L405.24400.002.021 SO2.13.is.21500.002.662.49耳 fi3507.85S3?600.004.04.06|4.S28.719.21SOD6J46,j6.86.S49.005.63SOO.OOS39.4Js.:9 S393210.399D0.0U1546破坏）16.19破坏）14.06 破坏15.9-破坏）12.93 （破坏 114.S（破坏）从锚杆抗拔力试验结果可以看出，试验1至6号锚杆锚头位移在荷载

10、 200kN下的位移增量已经超过荷载100kN下位移增量的2倍，试验1与2号锚杆锚头位移在荷载 600kN下的位 移增量已经超过荷载 500kN下位移增量的2倍，试验4号锚杆锚头位移在荷载 300kN下的 位移增量已经超过荷载 200kN下位移增量的2倍，根据“锚杆规范”相关规定，判定锚杆 已近破坏，显然该规定不合理，不应参照执行。借鉴我国地下防水工程质量验收规范相关规定要求：防水混凝土的不贯通裂缝宽度不大于0.2mm，因此，对于永久性抗浮锚杆设计，其试验过程应重点以位移作为控制要求，同时设计抗拔力取值宜按照结构允许位移及结构裂缝控制要求进行抗拔力设计。另外，根据该抗拔试验可知，设计抗拔力（4

11、00kN ）大小下，抗浮锚杆总位移在 1.8mm至7.21mm之间不 等，其前一级荷载（300kN ）位移总量已经超过设计抗拔力（ 400kN）位移总量的50%，因 此为控制结构位移， 建议对抗浮锚杆施加预应力， 预应力施加大小可参考相关规范， 按照设 计抗拔力的60%至80%控制，考虑后期预应力的损失，其预应力控制大小可适当增大。3.2实例二：深圳某大厦地下室抗浮锚杆工程该工程抗浮锚杆布置为 2.5m*2.5m，单根抗浮锚杆设计抗拔力为280kN，地层情况及锚杆抗拔力试验结果如表所示：表山锚杆长度及地层参数表（实例二）锚杆怅度（m）试脸数量进入地层深度情况设计航拔力CkX）备注16.0010

12、-10.0为砾质粘性土； 1 D.0-1I.0为花岗岩全凤化：10.1-16.0*花岗岩强风化2S0岩土层粘结强度标准值取值如下 旺质粘性土层OtJaj花肉石金 比层90kPa；花岗岩38凤化丿 15jkPa）詁孔孔径不小于150n（参数根据相关勘寮报告取值）13.C101o-so为砾质粘性土M S.o-r o为花崗岩全磁 花岗岩强风牝2S020,001 *19.0为砾质粘性土！局部存在砾砂层夹层；13.0-20.0*花岗岩全风化28022.0C0-：2 0 A砾质粘性土，局部存在砾砂层夬层2SD表4：锚杆试验结果表（实例二）编号=二彌杆114锚杆匸Dm）工5=锚杆CDm）釜张锚W；22m）M

13、壤杆C22）荷载（kN）总位移量（mm）总位移量（mm）总位移量（mm）总位移量（mm）总位移量（mm）总位移量（nm56.000.961,050.420.610.830.70112.002.442.241.922.24-1.371.69r 16S.003.6433S2.S23,103.503.31224.005.104.624.414.3 75.S55.62280,00r 6.44 i6J215.465,9321411.37336.00.73戈S?365S.219026P 39100S.919.429139.7744S.D0102911 1612.9519J9|504.0012.3013.3

14、32634S1 28560,0014.4615,323S.2144r40从该工程锚杆试验结果可以看出，抗浮锚杆承载力大小差别很大，锚入风化岩层内的抗浮锚杆抗拔力明显大于完全锚固于土层中的抗浮锚杆，土层中的锚杆抗拔力仅为设计值的一半， 严重与勘察报告及地区经验相违背。经过对该情况的分析，得出如下几点经验：（1）抗浮锚杆施工宜采用钻也锚杆钻机套管跟进钻进，避免采用地质钻机施工， 尤其土层中垂直向抗浮锚杆施工，由于存在清孔难度及清孔中塌孔的现象，使得锚杆施工质量受很大影响，从而使设计抗拔力大大减小；（2）锚杆注浆宜采用套管内注浆进行施工，注浆采用二次注浆， 二次注浆有效压力不宜低于 3.5MPa，且

15、宜根据基本试验来确定，必要时可增大二次注浆压力以 达到增加注浆体包裹体直径的目的；（3）对于土层锚杆宜采用大直径钻孔，达到同等设计锚固力条件下减小锚杆长度的目的，从而减小清孔难度，保证施工质量。4总结本文对抗浮锚杆设计做了较为详细的介绍，同时根据现有规范， 结合具体工程实例， 对规范中不合理之处做了说明，现总结如下几点经验供大家学习交流：1、抗浮锚杆设计应以基本试验为依据，校核地层参数及施工工艺；2、设计中尤其应注重土层抗浮锚杆的设计，控制施工中的不利因素，保证有效设计抗拔力 大小；3、为保证结构的有效使用，建议对抗浮锚杆施加预应力，预应力施加大小应结合锚杆试验位移情况及结构所允许的位移进行综合控制，目前对于该位移控制没有明确的说法， 但是从工程实践中来看，对位移的控制是很有必要的，建议按照如下流程进行设计控制， 首先根据 基本试验位移大小情况确定不同荷载条件下的大致位移，其次根据锚杆布设间距， 结构位移以及裂缝控制来综合考虑，最后确定有效的设计抗拔力大小；4、对于锚杆布设间距， 应遵循一般规范要求的避免 “群锚”效应，抗浮锚